DE3621824A1 - Verfahren zur herstellung von kuenstlichem betonzuschlag unter verwendung von rea-gips - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kuenstlichem betonzuschlag unter verwendung von rea-gips

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von künstlichem Betonzuschlag unter Verwendung von REA-Gips und Flugasche.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen einen künstlichen Betonzuschlag mit Bestandteilen von REA-Gips und Flugasche sowie eine Betonmischung, welche einen solchen künstlichen Betonzuschlag enthält.
Aus Gründen des Umweltschutzes ist es geboten, Reststoffe aus Kohlekraftwerken zu verwerten, zu denen insbesondere REA-Gips gehört, der in Rauchgasentschwefelungsanlagen nach dem Naßwaschverfahren zur Luftreinhaltung entsteht. Chemisch ist REA-Gips Calciumsulfat-Dihydrat und enthält etwa 10% freie Restfeuchtigkeit. REA-Gips ist dem Naturgips weitgehend gleichwertig. Es wird angestrebt, große Mengen REA-Gips volkswirtschaftlich nutzbar einzusetzen, z. B. zur Herstellung von Baugipsen, Gipsbauplatten oder als Erstarrungsregler bei der Zementherstellung. Diese bekannten Einsatzmöglichkeiten sind jedoch begrenzt. Die Zugabe von Naturgips zu Zement als Erstarrungsregler ist verhältnismäßig eng limitiert und genormt. Gipszusätze über 10% sind gefährlich, weil sie zu einem schädlichen Treiben führen können, das als Sulfat-Treiben bezeichnet wird. Es wird deswegen eine analytisch zu bestimmende SO₃-Menge zugrunde gelegt, welche der 2,2fachen Gipsmenge entspricht. Der höchstzulässige SO₃-Gehalt beträgt 3,5%, bei Feinmahlung maximal 4%. Hochofenzement kann bis maximal 4,5% SO₃ enthalten. Das erwähnte Gipstreiben erfolgt bei zu hohem Gipszusatz im Verlauf der Erhärtung des Zements bei Feuchtigkeitszutritt (Karl Krenkler, Chemie des Bauwesens, 1980, Seite 158; Wolfgang Czernin, Zementchemie für Bauingenieure, 2. Auflage, Seiten 36, 37).
Um außer den bisher bekannten Verwertungskonzepten für REA-Gips (VGB KRAFTWERKSTECHNIK, April 1986, Seiten 377 ff) zu neuen Verwertungsmöglichkeiten des REA-Gipses zu gelangen, ist bereits überlegt worden, künstlichen Betonzuschlag aus REA-Gips und Flugasche herzustellen, womit also gleichzeitig die aus dem Verbrennungsvorgang von Kohlekraftwerken herrührende, aus den Rauchgasen abgeschiedene Flugasche verwertet würde. Jedoch konnte dabei, wenn keine Treiberscheinungen auftreten sollen, nur ein geringer Anteil REA-Gips vorgesehen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von künstlichem Betonzuschlag zu schaffen, mit dem hohe REA-Gipsanteile zu einem festen, raumbeständigen Betonzuschlag, der insbesondere keinem Gipstreiben unterliegt, verwertet werden können.
Diese Aufgabe ist durch das Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst worden.
Überraschend kann nach diesem Verfahren trotz verhältnismäßig geringen Anteils eines selbständigen hydraulischen Bindemittels ein vergleichsweise hoher Anteil an REA-Gips neben einem verhältnismäßig großen Anteil eines unselbständigen hydraulischen Bindemittels, z. B. Flugasche, zu dem künstlichen Betonzuschlag verarbeitet werden, der günstige Eigenschaften zeigt. Insbesondere weist die unter Druck verdichtete Zusammensetzung, bzw. der aus dieser Zusammensetzung gebildete Körper, bei Wasserlagerung keine Treiberscheinungen auf. Jedoch ist die Druckfestigkeit dieses Körpers nach Aushärtung groß. Der aus dem Körper hergestellte Splitt ist kantenfest und zeigt keine Auflösungserscheinungen bei Wasserlagerung. Mit diesem Splitt kann natürlicher Zuschlag weitgehend ersetzt werden, wodurch die knapper werdenden natürlichen Vorräte geschont werden.
Ein weiterer Vorteil des nach dem Brikettier-Verfahren unter relativ hohem Druck hergestellten Materials aus REA- Gips, Flugasche und hydraulichem Bindemittel besteht in einem relativ geringen Wasserbedarf und damit erreichbarer hoher Festigkeit.
Bei der in Anspruch 1 angegebenen Bemessung der Zusammensetzung wird von REA-Gips ohne freie Restfeuchtigkeit ausgegangen. Der Zusammensetzung, die normalerweise REA-Gips mit freier Restfeuchtigkeit enthält, wird so viel Wasser zugegeben, daß sich die so gewonnene Masse möglichst gut verdichten läßt. Der Druck, mit dem brikettiert wird, beträgt bevorzugt um 1590 N/mm².
Insbesondere hat sich die Zusammensetzung nach Anspruch 2 als vorteilhaft erwiesen. Die aus dieser Zusammensetzung gepreßten Proben hatten nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 33 N/mm² und nach 50 Tagen von 48 N/mm². Der aus den Probekörpern hergestellte Splitt wurde zu Beton verarbeitet, dessen Eigenschaften denen eines normalen Betons gleichkamen.
Der künstliche Betonzuschlag, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit großen Anteilen von REA-Gips hergestellt wird, weist die Zusammensetzung nach Anspruch 5 und bevorzugt nach Anspruch 6 auf. Die darin angegebenen Zusammensetzungen von REA-Gips und Bindemittel kommen im trockenen Zustand auf 97%; zusammen mit dem chemisch gebundenen Wasser ergeben sich 100%.
In einem nach der Erfindung beispielsweise durchgeführten Verfahren zur Herstellung von künstlichem Betonzuschlag wurde REA-Gips (Rauchgasgips) folgender chemischen Zusammensetzung verwendet:
Als Flugasche wurde Steinkohlenflugasche "Steament V A" verwendet.
Die Zusammensetzung, aus der der künstliche Betonzuschlag hergestellt wurde, bestand aus:
52% REA-Gips
22% Flugasche
18% PZ 35 der Fa. Dyckerhoff, Amöneburg
 8% Wasser
Aus dieser Zusammensetzung wurden zylindrische Probekörper mit 50 mm Durchmesser und etwa 50 mm Höhe mit einer Druckspannung von 150 N/mm² gepreßt. Die Probekörper wurden drei Tage feucht und anschließend in Wasser gelagert. Aufgrund der Rohdichte von ca. 2100 kg/m³ wurde ein Zementgehalt von 361 kg/m³ errechnet. An den Probekörpern wurde nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit im Mittel von 33 N/mm² festgestellt.
Die genannten Probekörper wurden nach 28 Tagen mit einem Laborbackenbrecher bis zu einem Größtkorn von 16 mm zu Splitt zerkleinert, der eine Rohdichte von 2,07 kg/dm³ und eine Wasseraufnahme von 3,6% aufwies.
Die Frischmörteleigenschaften dieses Betonzuschlags waren folgende:
Zur Herstellung von Beton wurde dem Splitt als künstlichem Betonzuschlag zur Verbesserung der Sieblinie Rheinsand 0-2 mm zugesetzt, wonach sich die Kornzusammensetzung nach folgender Tabelle ergab:
Für den Beton wurde ein Zementgehalt von 300 kg/m³, PZ 35 F der Fa. Dyckerhoff, Amöneburg, und ein Ausbreitmaß a 0 = 40 cm gewählt.
Alle Stoffe wurden gewichtsmäßig zugegeben. Der Beton wurde in einem Zwangsmischer ca. 3 min gemischt. Es wurde so viel Anmachwasser zugegeben, bis die gewünschte Konsistenz erreicht war. Aus dem Frischbeton wurden Würfel mit einer Kantenlänge von 10 cm hergestellt, die auf dem Rütteltisch verdichtet wurden.
Der Frischbeton hatte folgende Eigenschaften:
Die Druckfestigkeit der Probekörper betrug nach 10 Tagen 19 N/mm².

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichem Betonzuschlag unter Verwendung von REA-Gips und Flugasche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung enthaltend von 40 bis 65 Gew.-% REA-Gips, von 35 bis 60 Gew.-% eines hydraulischen Bindemittels einschließlich Flugasche, nach Zugabe von Wasser unter Druck zu einer geformten Masse gepreßt wird, die anschließend erhärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung von 57 Gew.-% REA-Gips, 24 Gew.-% Flugasche, 19 Gew.-% Portlandzement und Wasser verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung mit einem Druck von ca. 150 N/mm2 zu der geformten Masse gepreßt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die geformte und erhärtete Masse zu Splitt zerkleinert wird.
5. Künstlicher Betonzuschlag mit Bestandteilen von REA-Gips und Flugasche, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung im trockenen Zustand: von 39 bis 63 Gew.-%REA-Gips von 34 bis 58 Gew.-%hydraulisches Bindemittel einschließlich Flugasche.
6. Künstlicher Betonzuschlag nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung im trockenen Zustand: 55 Gew.-% REA-Gips
24 Gew.-% Flugasche
18 Gew.-% Portlandzement.
7. Betonmischung enthaltend Zement und künstlichen Betonzuschlag nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer dem künstlichen Betonzuschlag natürlichen Sand einer Korngröße von 0 bis 2 mm als Zuschlag enthält.
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